專利名稱：一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原二氧化碳制燃料的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于綠色有機(jī)燃料合成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ 氧化碳制燃料的裝置及方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今全球氣候系統(tǒng)的變曖已是無可置疑，IPCC報(bào)告認(rèn)為，過去50年發(fā)生的氣候變化90%以上是以化石燃料燃燒為主的人類活動(dòng)造成的。整個(gè)國際社會(huì)并未在利用(X)2為資源上有足夠的技術(shù)貯備，人們擔(dān)憂的是能源耗竭對(duì)人類造成的影響，世界各國正奮カ加緊新技術(shù)的開發(fā)カ度。捕捉、儲(chǔ)存、轉(zhuǎn)化和利用(X)2的新技木，建立新一代能源體系正引起了科學(xué)界的關(guān)注，甲烷、甲醇、甲酸、多糖類或氨基酸作為新的能源儲(chǔ)存形式，它們具有很大的優(yōu)勢(shì)，如甲醇是最簡(jiǎn)單的液態(tài)氧化碳?xì)浠衔?，物化性質(zhì)穩(wěn)定。比氫氣，水煤氣，天然氣等儲(chǔ)存，運(yùn)輸起來更方便，更安全。作為燃料，甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酷、碳酸甲酯更清潔，更環(huán)保。目前由ニ氧化碳制有機(jī)燃料的方法有很多，如有利用ニ氧化碳與氫氣按比例混合后，先轉(zhuǎn)化為ー氧化碳，再與氫氣混合加壓經(jīng)加熱、催化生成甲醇(CN 1157281)； 有在常壓、高空速的條件下使用催化劑催化其反應(yīng)制甲烷(CN 1107078)有利用以離子液體為導(dǎo)電介質(zhì)中的電化學(xué)反應(yīng)裝置使氫氣還原ニ氧化碳還原生成甲醇等有機(jī)化合物(CN 101250711)，有在臨界條件下利用紫外激光束分解ニ氧化碳(US 7807025)。上述方法在一定程度上提出了由ニ氧化碳制有機(jī)燃料的方法，但都存在一些缺陷和不足?；瘜W(xué)合成法步驟繁瑣，條件苛刻，能耗大。催化法エ藝復(fù)雜，催化劑昂貴，且易中毒失去其活性。離子液體粘度大，傳質(zhì)慢，轉(zhuǎn)化效率不理想，并且離子液體價(jià)格昂貴，很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)化。紫外光分解ニ氧化碳的過程中，臨界條件比較難控制，比如需要較高壓力(7. 38Mpa)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置及方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置包括ー個(gè)或多個(gè)管狀反應(yīng)裝置，多個(gè)管狀反應(yīng)裝置串聯(lián)組成放大水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料裝置，其中電源分別供電，管狀反應(yīng)裝置的進(jìn)氣管路為氫氣、ニ氧化碳和水蒸氣的進(jìn)氣管；所述的管狀反應(yīng)裝置包括第一管狀石英玻璃/陶瓷、第一管狀金屬網(wǎng)放電正極、第一管狀反應(yīng)器、第一管狀金屬網(wǎng)接地極、高壓脈沖電源、第一進(jìn)氣ロ、第一出氣ロ、第一壓カ緩沖球；第一管狀反應(yīng)器內(nèi)壁上設(shè)有第一管狀金屬網(wǎng)接地扱，第一管狀反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有第一管狀石英玻璃/陶瓷、第一管狀金屬網(wǎng)放電正扱，第一管狀石英玻璃/陶瓷設(shè)在第一管狀反應(yīng)器正中間，第一管狀反應(yīng)器各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，第一管狀石英玻璃/陶瓷內(nèi)壁上設(shè)有第一管狀金屬網(wǎng)放電正扱，第一管狀反應(yīng)器上設(shè)有第一出氣ロ、第一出氣ロ、第一壓カ緩沖球，高壓脈沖電源的正極穿過第一管狀反應(yīng)器與第一管狀金屬網(wǎng)放電正極相連，高壓脈沖電源的負(fù)極穿過第一管狀反應(yīng)器與第一管狀金屬網(wǎng)接地極相連。另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置包括ー個(gè)或多個(gè)管狀反應(yīng)裝置，多個(gè)管狀反應(yīng)裝置串聯(lián)組成放大水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料裝置，其中電源分別供電，管狀反應(yīng)裝置的進(jìn)氣管路為氫氣、ニ氧化碳和水蒸氣的進(jìn)氣管；所述的管狀反應(yīng)裝置包括高壓脈沖電源、第二管狀反應(yīng)器、第二管狀金屬網(wǎng)接地扱、第二進(jìn)氣ロ、第二出氣ロ、第二管狀石英玻璃/陶瓷、第二管狀金屬網(wǎng)放電正極、第二壓カ緩沖球；第二管狀反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有第二管狀石英玻璃/陶瓷、第二管狀金屬網(wǎng)放電正極、第二管狀金屬網(wǎng)接地扱，第二管狀石英玻璃/陶瓷設(shè)在第二管狀反應(yīng)器正中間，第二管狀反應(yīng)器各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，第二管狀石英玻璃/陶瓷內(nèi)壁上設(shè)有第二管狀金屬網(wǎng)放電正扱， 第二管狀石英玻璃/陶瓷外壁上設(shè)有第二管狀金屬網(wǎng)接地扱，第二管狀反應(yīng)器上設(shè)有第二進(jìn)氣ロ、第二出氣ロ、第二壓カ緩沖球，高壓脈沖電源的正極穿過第二管狀反應(yīng)器與第二管狀金屬網(wǎng)放電正極相連，高壓脈沖電源的負(fù)極穿過第二管狀反應(yīng)器與第二管狀金屬網(wǎng)接地極相連?！N水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第一進(jìn)氣ロ進(jìn)入第一管狀反應(yīng)器中，第一管狀反應(yīng)器各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極接高壓脈沖電源的正扱，第一管狀金屬網(wǎng)接地極接高壓脈沖電源的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源提供電源，將電源電壓控制在0. 1 100kV，第一壓カ緩沖球自動(dòng)調(diào)節(jié)第一管狀反應(yīng)器內(nèi)的壓カ至0. IMpa 3Mpa，溫度控制在 0°C 40°C ；開始反應(yīng)后，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極放電激活第一管狀反應(yīng)器的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘， 其中T>0，從第一出氣ロ抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第一管狀反應(yīng)器取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一種或多種生成物的混合物。另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第二進(jìn)氣ロ進(jìn)入第二管狀反應(yīng)器中，第二管狀反應(yīng)器各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極接高壓脈沖電源的正扱，第二管狀金屬網(wǎng)接地極接高壓脈沖電源的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源提供電源，將電源電壓控制在 0. 1 100kV，第二壓カ緩沖球自動(dòng)調(diào)節(jié)第二管狀反應(yīng)器內(nèi)的壓カ至0. IMpa 3Mpa，溫度控制在0°C 40°C;開始反應(yīng)后，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極放電激活第二管狀反應(yīng)器的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng) T分鐘，其中T>0，從第二出氣ロ抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第二管狀反應(yīng)器取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物， 測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的 ー種或多種生成物的混合物。所述的原子源或自由基源氣體為氫氣、水蒸氣或氫氣加水蒸氣；所述的反應(yīng)氣體為ニ氧化碳、氮?dú)饣颔搜趸技拥獨(dú)?；其中，H2 =CO2的體積比為0. 1 3. 0，H2O =CO2的體積比為0. 1 3.0，所述的保護(hù)性氣體為氫氣、氦氣、氖氣、氮?dú)狻ⅴ搜趸蓟驓鍤?。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明利用介質(zhì)擋板放電氫原子發(fā)生器使氫氣產(chǎn)生的強(qiáng)還原性氫原子自由基，在常壓常溫下，將(X)2分子中高價(jià)態(tài)的C還原為低價(jià)態(tài)的有機(jī)分子。從而使(X)2以甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酷、碳酸甲酯的形式合成有機(jī)燃料，能克服上述各方法的不足，電能可以是來自ー些非穩(wěn)定的新能源，如風(fēng)能、太陽能、潮汐能等。而等離子體反應(yīng)器能耗低，能源利用率高，裝置簡(jiǎn)易方便操作，綠色無污染。


圖1是ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置截面結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3是另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置截面結(jié)構(gòu)示意圖中第一管狀石英玻璃/陶瓷1、第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2、第一管狀反應(yīng)器3、第一管狀金屬網(wǎng)接地極4、高壓脈沖電源5、第一進(jìn)氣ロ 6、第一出氣ロ 7、第一壓カ緩沖球8、第 ニ管狀反應(yīng)器9、第二管狀金屬網(wǎng)接地極10、第二進(jìn)氣ロ 11、第二出氣ロ 12、第二管狀石英玻璃/陶瓷13、第二管狀金屬網(wǎng)放電正極14、第二壓カ緩沖球15。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置包括一個(gè)或多個(gè)管狀反應(yīng)裝置，多個(gè)管狀反應(yīng)裝置串聯(lián)組成放大水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料裝置，其中電源分別供電，管狀反應(yīng)裝置的進(jìn)氣管路為氫氣、ニ氧化碳和水蒸氣的進(jìn)氣管； 所述的管狀反應(yīng)裝置包括第一管狀石英玻璃/陶瓷1、第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2、第一管狀反應(yīng)器3、第一管狀金屬網(wǎng)接地極4、高壓脈沖電源5、第一進(jìn)氣ロ 6、第一出氣ロ 7、第一壓力緩沖球8 ；第一管狀反應(yīng)器3內(nèi)壁上設(shè)有第一管狀金屬網(wǎng)接地極4，第一管狀反應(yīng)器3內(nèi)設(shè)有第一管狀石英玻璃/陶瓷1、第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2，第一管狀石英玻璃/陶瓷1 設(shè)在第一管狀反應(yīng)器3正中間，第一管狀反應(yīng)器3各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，第一管狀石英玻璃/陶瓷1內(nèi)壁上設(shè)有第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2，第一管狀反應(yīng)器3上設(shè)有第一出氣ロ 6、第一出氣ロ 7、第一壓カ緩沖球8，高壓脈沖電源5的正極穿過第一管狀反應(yīng)器3與第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2相連，高壓脈沖電源5的負(fù)極穿過第一管狀反應(yīng)器3與第一管狀金屬網(wǎng)接地扱4相連。如圖3、4所示，另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置包括ー個(gè)或多個(gè)管狀反應(yīng)裝置，多個(gè)管狀反應(yīng)裝置串聯(lián)組成放大水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料裝置，其中電源分別供電，管狀反應(yīng)裝置的進(jìn)氣管路為氫氣、ニ氧化碳和水蒸氣的進(jìn)氣管；所述的管狀反應(yīng)裝置包括高壓脈沖電源5、第二管狀反應(yīng)器9、第二管狀金屬網(wǎng)接地扱 10、第二進(jìn)氣ロ 11、第二出氣ロ 12、第二管狀石英玻璃/陶瓷13、第二管狀金屬網(wǎng)放電正極 14、第二壓カ緩沖球15 ；第二管狀反應(yīng)器9內(nèi)設(shè)有第二管狀石英玻璃/陶瓷13、第二管狀金屬網(wǎng)放電正極14、第二管狀金屬網(wǎng)接地扱10，第二管狀石英玻璃/陶瓷13設(shè)在第二管狀反應(yīng)器9正中間，第二管狀反應(yīng)器9各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，第二管狀石英玻璃 /陶瓷13內(nèi)壁上設(shè)有第二管狀金屬網(wǎng)放電正極14，第二管狀石英玻璃/陶瓷13外壁上設(shè)有第二管狀金屬網(wǎng)接地極10，第二管狀反應(yīng)器9上設(shè)有第二進(jìn)氣ロ 11、第二出氣ロ 12、第二壓カ緩沖球15，高壓脈沖電源5的正極穿過第二管狀反應(yīng)器9與第二管狀金屬網(wǎng)放電正極 14相連，高壓脈沖電源5的負(fù)極穿過第二管狀反應(yīng)器9與第二管狀金屬網(wǎng)接地扱10相連。一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第一進(jìn)氣ロ 6進(jìn)入第一管狀反應(yīng)器3中，第一管狀反應(yīng)器3各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2接高壓脈沖電源5的正扱，第一管狀金屬網(wǎng)接地極4接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在0. 1 100kV，第一壓カ緩沖球8自動(dòng)調(diào)節(jié)第一管狀反應(yīng)器3內(nèi)的壓カ至0. IMpa 3Mpa，溫度控制在0°C 40°C ；開始反應(yīng)后，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第一管狀反應(yīng)器3的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中T>0，從第一出氣ロ 7抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第一管狀反應(yīng)器3取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第二進(jìn)氣ロ 11進(jìn)入第二管狀反應(yīng)器9中，第二管狀反應(yīng)器9各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極14接高壓脈沖電源5的正扱， 第二管狀金屬網(wǎng)接地扱10接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在0. 1 100kV，第二壓カ緩沖球15自動(dòng)調(diào)節(jié)第二管狀反應(yīng)器9內(nèi)的壓カ至 0. IMpa 3Mpa，溫度控制在0°C 40°C ；開始反應(yīng)后，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第二管狀反應(yīng)器9的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中T>0，從第二出氣ロ 12抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第二管狀反應(yīng)器9取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。所述的原子源或自由基源氣體為氫氣、水蒸氣或氫氣加水蒸氣；所述的反應(yīng)氣體為ニ氧化碳、氮?dú)饣颔搜趸技拥獨(dú)猓黄渲?，H2 =CO2的體積比為0. 1 3. 0，H2O =CO2的體積比為0. 1 3.0，所述的保護(hù)性氣體為氫氣、氦氣、氖氣、氮?dú)狻ⅴ搜趸蓟驓鍤?。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說明。實(shí)施例1
一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第一進(jìn)氣ロ 6進(jìn)入第一管狀反應(yīng)器3中，第一管狀反應(yīng)器3各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2接高壓脈沖電源5的正扱，第一管狀金屬網(wǎng)接地極4接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在0. lkV，第一壓カ緩沖球8自動(dòng)調(diào)節(jié)第一管狀反應(yīng)器3內(nèi)的壓カ至3Mpa，溫度控制在 O0C ；開始反應(yīng)后，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第一管狀反應(yīng)器3的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中τ>0，從第一出氣ロ 7抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第一管狀反應(yīng)器3取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。實(shí)施例2
一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第一進(jìn)氣ロ 6進(jìn)入第一管狀反應(yīng)器3中，第一管狀反應(yīng)器3各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2接高壓脈沖電源5的正扱，第一管狀金屬網(wǎng)接地扱4接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在100kV，第一壓カ緩沖球8自動(dòng)調(diào)節(jié)第一管狀反應(yīng)器3內(nèi)的壓カ至0. IMpa，溫度控制在 40°C;開始反應(yīng)后，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第一管狀反應(yīng)器3的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中T>0，從第一出氣ロ 7抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第一管狀反應(yīng)器3取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。實(shí)施例3
一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第一進(jìn)氣ロ 6進(jìn)入第一管狀反應(yīng)器3中，第一管狀反應(yīng)器3各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2接高壓脈沖電源5的正扱，第一管狀金屬網(wǎng)接地極4接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在45kV，第一壓カ緩沖球8自動(dòng)調(diào)節(jié)第一管狀反應(yīng)器3內(nèi)的壓カ至2Mpa，溫度控制在 25°C;開始反應(yīng)后，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第一管狀反應(yīng)器3的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中T>0，從第一出氣ロ 7抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第一管狀反應(yīng)器3取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。實(shí)施例4
另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第二進(jìn)氣ロ 11進(jìn)入第二管狀反應(yīng)器9中，第二管狀反應(yīng)器9各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極14接高壓脈沖電源5的正扱，第二管狀金屬網(wǎng)接地扱10接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在0. lkV，第二壓カ緩沖球15自動(dòng)調(diào)節(jié)第二管狀反應(yīng)器9內(nèi)的壓カ至3Mpa，溫度控制在0°C ；開始反應(yīng)后，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第二管狀反應(yīng)器9的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中T>0，從第二出氣ロ 12抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第二管狀反應(yīng)器9取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物， 測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的 ー種或多種生成物的混合物。實(shí)施例5
另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第二進(jìn)氣ロ 11進(jìn)入第二管狀反應(yīng)器9中，第二管狀反應(yīng)器9各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極14接高壓脈沖電源5的正扱，第二管狀金屬網(wǎng)接地扱10接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在100kV，第二壓カ緩沖球15自動(dòng)調(diào)節(jié)第二管狀反應(yīng)器9內(nèi)的壓カ至0. IMpa，溫度控制在40°C ；開始反應(yīng)后，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第二管狀反應(yīng)器9的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng) T分鐘，其中T>0，從第二出氣ロ 12抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第二管狀反應(yīng)器9 取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。實(shí)施例6
另ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法是原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第二進(jìn)氣ロ 11進(jìn)入第二管狀反應(yīng)器9中，第二管狀反應(yīng)器9各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極14接高壓脈沖電源5的正扱，第二管狀金屬網(wǎng)接地扱10接高壓脈沖電源5的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源5提供電源，將電源電壓控制在MkV，第二壓カ緩沖球15自動(dòng)調(diào)節(jié)第二管狀反應(yīng)器9內(nèi)的壓カ至2Mpa，溫度控制在25°C ；開始反應(yīng)后，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極2放電激活第二管狀反應(yīng)器9的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘， 其中T>0，從第二出氣ロ 12抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第二管狀反應(yīng)器9取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。上述幾個(gè)實(shí)施例中
所述的原子源或自由基源氣體為氫氣、水蒸氣或氫氣加水蒸氣；所述的反應(yīng)氣體為ニ 氧化碳、氮?dú)饣颔搜趸技拥獨(dú)?；其中，H2 =CO2的體積比為0. 1 3. 0，H2O =CO2的體積比為 0. 1 3. 0，所述的保護(hù)性氣體為氫氣、氦氣、氖氣、氮?dú)?、ニ氧化碳或氬氣。?shí)施例以氫氣和ニ氧化碳為反應(yīng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在反應(yīng)產(chǎn)物氣態(tài)中的物質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)鑒定，實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下在平均電壓為IOOkV的高壓脈沖電源下，初始?xì)怏w成分只含有ニ氧化碳和氫氣，初始?xì)怏w從進(jìn)氣ロ進(jìn)到介質(zhì)擋板放電等離子體反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)后(與等離子體的氧化反應(yīng)本質(zhì)不同)，持續(xù)通電反應(yīng)10h，出氣ロ抽取的氣體成分檢測(cè)結(jié)果顯示有甲醇生成。實(shí)施例以氫氣、氮?dú)夂庭搜趸紴榉磻?yīng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在反應(yīng)產(chǎn)物氣態(tài)中的物質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)鑒定，實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下在平均電壓為IOOkV的高壓脈沖電源下，初始?xì)怏w成分含有氫氣、氮?dú)夂庭搜趸迹跏細(xì)怏w從進(jìn)氣ロ進(jìn)到介質(zhì)擋板放電等離子體反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)后(與等離子體的氧化反應(yīng)本質(zhì)不同)，持續(xù)通電反應(yīng)10h，出氣ロ抽取的氣體成分檢測(cè)結(jié)果顯示有氨基酸生成。實(shí)施例以氫氣、水蒸氣、氮?dú)夂庭搜趸紴榉磻?yīng)物進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并在反應(yīng)產(chǎn)物氣態(tài)中的物質(zhì)進(jìn)行了檢測(cè)鑒定，實(shí)驗(yàn)條件及實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下在平均電壓為IOOkV的高壓脈沖電源下，初始?xì)怏w成分含有氫氣、水蒸氣、氮?dú)夂庭搜趸?，初始?xì)怏w從進(jìn)氣ロ進(jìn)到介質(zhì)擋板放電等離子體反應(yīng)器進(jìn)行還原反應(yīng)后(與等離子體的氧化反應(yīng)本質(zhì)不同)，持續(xù)通電反應(yīng)10h， 出氣ロ抽取的氣體成分檢測(cè)結(jié)果顯示有碳酸甲酯生成。
權(quán)利要求
1.一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置，其特征在于包括ー個(gè)或多個(gè)管狀反應(yīng)裝置，多個(gè)管狀反應(yīng)裝置串聯(lián)組成放大水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料裝置，其中電源分別供電，管狀反應(yīng)裝置的進(jìn)氣管路為氫氣、ニ氧化碳和水蒸氣的進(jìn)氣管；所述的管狀反應(yīng)裝置包括第一管狀石英玻璃/陶瓷(1)、第一管狀金屬網(wǎng)放電正極(2)、第一管狀反應(yīng)器(3)、第一管狀金屬網(wǎng)接地極(4)、高壓脈沖電源(5)、第一進(jìn)氣ロ(6)、第一出氣 ロ(7)、第一壓カ緩沖球(8)；第一管狀反應(yīng)器(3)內(nèi)壁上設(shè)有第一管狀金屬網(wǎng)接地極(4)， 第一管狀反應(yīng)器(3)內(nèi)設(shè)有第一管狀石英玻璃/陶瓷(1)、第一管狀金屬網(wǎng)放電正極(2)，第一管狀石英玻璃/陶瓷(1)設(shè)在第一管狀反應(yīng)器(3)正中間，第一管狀反應(yīng)器(3)各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，第一管狀石英玻璃/陶瓷(1)內(nèi)壁上設(shè)有第一管狀金屬網(wǎng)放電正極(2)，第一管狀反應(yīng)器(3)上設(shè)有第一出氣ロ(6)、第一出氣ロ(7)、第一壓カ緩沖球 (8)，高壓脈沖電源(5)的正極穿過第一管狀反應(yīng)器(3)與第一管狀金屬網(wǎng)放電正極(2)相連，高壓脈沖電源(5)的負(fù)極穿過第一管狀反應(yīng)器(3)與第一管狀金屬網(wǎng)接地極(4)相連。
2.一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的裝置，其特征在于包括ー個(gè)或多個(gè)管狀反應(yīng)裝置，多個(gè)管狀反應(yīng)裝置串聯(lián)組成放大水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料裝置，其中電源分別供電，管狀反應(yīng)裝置的進(jìn)氣管路為氫氣、ニ氧化碳和水蒸氣的進(jìn)氣管； 所述的管狀反應(yīng)裝置包括高壓脈沖電源(5)、第二管狀反應(yīng)器(9)、第二管狀金屬網(wǎng)接地扱 (10)、第二進(jìn)氣ロ(11)、第二出氣ロ(12)、第二管狀石英玻璃/陶瓷(13)、第二管狀金屬網(wǎng)放電正極(14)、第二壓カ緩沖球(15);第二管狀反應(yīng)器(9)內(nèi)設(shè)有第二管狀石英玻璃/陶瓷 (13)、第二管狀金屬網(wǎng)放電正極(14)、第二管狀金屬網(wǎng)接地扱(10)，第二管狀石英玻璃/陶瓷(13)設(shè)在第二管狀反應(yīng)器(9)正中間，第二管狀反應(yīng)器(9)各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，第二管狀石英玻璃/陶瓷(13)內(nèi)壁上設(shè)有第二管狀金屬網(wǎng)放電正極(14)，第二管狀石英玻璃/陶瓷(13)外壁上設(shè)有第二管狀金屬網(wǎng)接地扱(10)，第二管狀反應(yīng)器(9)上設(shè)有第二進(jìn)氣ロ(11)、第二出氣ロ(12)、第二壓カ緩沖球(15)，高壓脈沖電源(5)的正極穿過第二管狀反應(yīng)器(9)與第二管狀金屬網(wǎng)放電正極(14)相連，高壓脈沖電源(5)的負(fù)極穿過第二管狀反應(yīng)器(9)與第二管狀金屬網(wǎng)接地極(10)相連。
3.ー種使用如權(quán)利要求1所述裝置的水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法， 其特征在于原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第一進(jìn)氣ロ(6)進(jìn)入第一管狀反應(yīng)器(3)中，第一管狀反應(yīng)器(3)各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極(2)接高壓脈沖電源(5)的正扱，第一管狀金屬網(wǎng)接地極(4)接高壓脈沖電源(5) 的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源(5)提供電源，將電源電壓控制在0. 1 100kV，第一壓カ緩沖球(8)自動(dòng)調(diào)節(jié)第一管狀反應(yīng)器(3)內(nèi)的壓カ至0. IMpa 3Mpa，溫度控制在0°C 40°C ； 開始反應(yīng)后，第一管狀金屬網(wǎng)放電正極(2)放電激活第一管狀反應(yīng)器(3)的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中T>0，從第一出氣ロ(7)抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第一管狀反應(yīng)器(3)取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的一種或多種生成物的混合物。
4.ー種使用如權(quán)利要求2所述裝置的水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法，其特征在于原子源或自由基源氣體和反應(yīng)氣體按照體積比從第二進(jìn)氣ロ(11)進(jìn)入第二管狀反應(yīng)器(9)中，第二管狀反應(yīng)器(9)各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子，管狀同軸中心通入原子源或自由基源氣體并在電極軸中心向外輻射能增加氫原子的產(chǎn)率，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極(14)接高壓脈沖電源(5)的正扱，第二管狀金屬網(wǎng)接地極(10)接高壓脈沖電源(5)的負(fù)極；啟動(dòng)高壓脈沖電源(5)提供電源，將電源電壓控制在0. 1 100kV，第二壓カ 緩沖球(15)自動(dòng)調(diào)節(jié)第二管狀反應(yīng)器(9)內(nèi)的壓カ至0. IMpa 3Mpa，溫度控制在0°C 40°C;開始反應(yīng)后，第二管狀金屬網(wǎng)放電正極(2)放電激活第二管狀反應(yīng)器(9)的原子源或自由基源物質(zhì)分子，原子源或自由基源物質(zhì)分子產(chǎn)生的氫原子與ニ氧化碳反應(yīng)；反應(yīng)T分鐘，其中T>0，從第二出氣ロ(12)抽取定量氣體生成物用于檢測(cè)，并從第二管狀反應(yīng)器(9) 取定量液態(tài)生成物用于檢測(cè)制得有機(jī)燃料成分；通過現(xiàn)有技術(shù)檢測(cè)氣體生成物和液體生成物，測(cè)得生成物中含有甲烷、甲醇、甲酸、甲醛、單糖、多糖類、氨基酸、甲酸甲酯和碳酸甲酯中的ー種或多種生成物的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的ー種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原ニ氧化碳制燃料的方法，其特征在于所述的原子源或自由基源氣體為氫氣、水蒸氣或氫氣加水蒸氣；所述的反應(yīng)氣體為ニ氧化碳、氮?dú)饣颔搜趸技拥獨(dú)猓黄渲?，H2 =CO2的體積比為0. 1 3. OjH2O CO2的體積比為0. 1 3. 0，所述的保護(hù)性氣體為氫氣、氦氣、氖氣、氮?dú)狻ⅴ搜趸蓟驓鍤狻?br> 全文摘要
本發(fā)明公開了一種水汽放電裂解產(chǎn)氫還原二氧化碳制燃料的裝置及方法?，F(xiàn)有裝置條件難控制，方法合成步驟繁瑣，條件苛刻，能耗大。本發(fā)明裝置包括一個(gè)或多個(gè)管狀反應(yīng)裝置，多個(gè)管狀反應(yīng)裝置串聯(lián)組成放大水汽放電裂解產(chǎn)氫還原二氧化碳制燃料裝置。本發(fā)明方法在使用裝置時(shí)，電源電壓控制在0.1～100kV，緩沖球自動(dòng)調(diào)節(jié)球狀反應(yīng)器內(nèi)的壓力至0.1Mpa～3Mpa，溫度控制在0℃～40℃；管狀石英玻璃/陶瓷設(shè)在管狀反應(yīng)器正中間，管狀反應(yīng)器各個(gè)方向產(chǎn)生等量的自由基或氫原子。本發(fā)明將捕集到的溫室氣體二氧化碳通過電化學(xué)處理而轉(zhuǎn)化為易貯存、易運(yùn)輸、清潔可再生綠色能源的成分，且方法簡(jiǎn)單，轉(zhuǎn)化效果好，清潔無污染。
文檔編號(hào)C10L3/00GK102527309SQ20121001636
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者吳祖成, 廖文, 李興發(fā), 許偉, 鄒芳 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)